Каким был первый цвет во Вселенной?
Какого цвета Вселенная? Первое, что приходит на ум, когда мы начинаем задаваться подобным вопросом, глядя на ночное небо, конечно же становится черный — универсальный цвет мироздания. Вместе с тем, мы упускаем из виду тот факт, что Вселенная в реальной жизни по-настоящему утопает в море цвета, который проявляется в сине-белых мерцаниях молодых звезд, в пурпурном свечении облаков из водорода и огромном разнообразии красок древних туманностей. Помимо цветов, которые мы можем наблюдать невооруженным глазом, существуют также вспышки рентгеновского излучения и гамма-лучей и даже древнее реликтовое излучение, которые наотрез отказывается видеть человеческий глаз. Космос наполнен цветами, видимыми и невидимыми, однако до появления всего изобилия космических цветов, существовал всего один цвет — первый цвет Вселенной.
НАСА предоставила иллюстрацию, на которой изображена эволюция Вселенной. Слева — Большой взрыв, справа-современное представление вселенной
Как родилась Вселенная?
День рождения Вселенной произошел примерно 13,8 миллиардов лет назад, чему поспособствовал так называемый Большой взрыв, породивший не только наше мироздание, но и вас с вами. Считается, что момент Большого взрыва представлял из себя яркую вспышку света, которая появилась из глубин темноты, но это не совсем точное описание появления необыкновенного космического явления.
Большой взрыв не мог возникнуть в пустом пространстве: он был наполнен энергией, которая буквально разрывала крошечную частицу будущего мироздания изнутри. Сразу после взрыва, температура новорожденной Вселенной была настолько высока, что свет как таковой полностью отсутствовал. Космической среде необходимо было остыть в течение доли секунды, прежде чем смогли бы появиться первые фотоны. Таким образом, спустя примерно 10 секунд после своего рождения, Вселенная вступила в так называемую фотонную эпоху. В эпоху фотонов температура юной Вселенной была еще слишком высока для того, чтобы свет мог проникнуть через достаточно плотную плазму. Цвет не появлялся до тех пор, пока ядра и электроны мироздания не охладились настолько, чтобы они могли соединиться в атомы. Для того, чтобы настолько сильно остыть, Вселенной понадобилось 380 000 лет.
Ранняя Вселенная была невероятно горячей и состояла из большого количества гелия, лития, дейтерия и водорода
Когда Вселенная достаточно остыла, она представляла из себя космическое облако, состоящее из водорода и гелия, диаметр которого составлял около 84 миллионов световых лет. Это именно то свечение, которое называется космическим микроволновым фоном. За миллиарды лет свечение смогло остыть до такой степени, что его температура стала достигать менее 3 градусов выше нуля. Для сравнения с его первым появлением, когда температура Вселенной достигала около 3000 градусов Кельвина, ранняя вселенная обладала ярким и одновременно теплым свечением.
Первый цвет во Вселенной
Благодаря изучению свойств абсолютно черного тела, мы имеем хорошее представление о том, каким может быть первый цвет вселенной. Ранняя Вселенная обладала практически равномерной температурой, а ее свет поглощался по принципу черного тела. Большинство объектов, в зависимости от материала из которого они состоят, получают свой цвет, но цвет черного тела полностью зависит только от его собственной температуры. При температуре около 3000 К полностью черное тело приобретает яркое оранжевое свечение, которое можно сравнить со светом старой старой 60-ваттной лампочки.
В последующие несколько сотен миллионов лет Вселенная, имеющая слабое оранжевое свечение, покраснеет, потому что процесс ее расширения и охлаждения не остановится. В итоге Вселенная станет черной. Примерно через 400 миллионов лет уже сформируются первые сине-белые звезды. В процессе появления и развития новых звезд и галактик, космос начнет приобретать множество новых цветов.
В 2002 году Иван Балдри и Карл Глазебрук путем сложных вычислений смогли определить настоящий цвет Вселенной. В конечном итоге, у них получился цвет бледно-коричневого загара, который исследователи назвали цветом “космического латте”
Но даже этот цвет не будет оставаться неизменным. По мере старения и умирания старых звезд будет оставаться только глубоко-красное свечение тусклых коричневых карликов. Однако спустя триллионы лет даже такой свет звезд полностью исчезнет, из-за чего Вселенная превратится в бескрайнее бездонное море черного цвета.
Несмотря на этот печальный факт, у нас еще есть долгие миллионы и миллиарды лет, в течение которых у человечества еще будет возможность как следует налюбоваться ярким ночным видом, открывающегося с поверхности нашей ярко-синей планеты.
Источник
Какого цвета Вселенная?
В 2001 году ученые-физики решили объединить усилия для ответа на весьма экстравагантный вопрос: «Какого цвета Вселенная?».
То есть, какой цвет увидел бы сторонний наблюдатель при условии, что Вселенная находится в маленькой коробке и все ее оттенки видны одновременно? Второе условие — отсутствие движения материи. Это уточнение было добавлено, так как из-за эффекта Доплера у звезд, которые удаляются от Земли, наблюдается «красное смещение». То есть, удаляющиеся звезды воспринимаются наблюдателем как более красные.
Хотя, как отмечено в обзоре New Scientist, ответ на этот вопрос может оказаться совершенно бесполезным, все же астрономы сочли, что спектральный анализ поможет им проследить историю формирования звезд. В январе 2002 года, после относительно недолгих исследований, ученые предъявили общественности результат.
На изображении ниже вы увидите его — цвет Вселенной.
Изначальный цвет Вселенной — по версии исследователей
Сразу после объявления результатов ученые подверглись жестокой критике. Журналисты Guardian и других изданий разбили в пух и прах несчастных астрономов. На то была причина — трудно поверить, что Вселенная действительно бирюзовая. Но ошиблись ли ученые?
Миллиарды лет как материал для анализа
Исследователи пришли к такому выводу на основе данных 2dF Galaxy Redshift Survey и спектрального анализа. Исследование охватило несколько миллиардов световых лет и около 200 000 галактик. Это был самый масштабный анализ космоса в истории — достаточно масштабный, чтобы получить правдоподобное представление о Вселенной.
С помощью спектрального анализа была исследована вся световая энергия Вселенной с разбивкой по длине волны (и по цветам, соответствующим определенной длине). Здесь стоит уточнить, что белый состоит из множества цветов спектра, поэтому, направив луч фонаря на призму, на выходе вы получите радугу.
А если вы пропустите через призму весь свет Вселенной, то результат будет примерно таким:
Интенсивность космического спектра разбивается на множества длин волн, которые, в свою очередь, соответствуют различным цветам. Хотя диапазон света, видимого человеческим глазом, составляет примерно 4 000-7 000 ангстрем.
Крайние точки линейного графика соответствуют темным и ярким полосам спектра, что указывает на «характерное излучение и поглощение различных элементов». Старые звезды испускают и поглощают элементы активнее, чем молодые, что и формирует различные цвета спектра на графике. Чем холоднее оттенок, тем моложе звезда. Чем краснее цвет — тем звезда старше. Время идет, звезды «стареют», спектр меняется.
Благодаря этому анализу ученые смогли определить, что большинство звезд во Вселенной старше 5 миллиардов лет. «В связи с сокращением запасов межзвездного газа для формирования новых звезд», активность самих звезд постоянно меняется, что влияет на спектр.
Оттенки белого
На данном этапе все выводы представляются верными. Реальная ошибка закралась на этапе использования программного обеспечения. Ученые с помощью компьютерной программы смешали все цвета «Вселенского спектра» в один — но не уделили достаточного внимания правильному балансу белого на используемом софте.
Словом, по вине разного сочетания оттенков, «цвет Вселенной» будет сильно зависеть от наблюдателя и условий наблюдения. Днем цвет будет казаться более красным. При комнатном освещении — голубым. Профессиональные дизайнеры, заметив публикацию ученых, проверили данные и обнаружили, что программное обеспечение исследователей было откалибровано в сторону красных, теплых оттенков, что не является стандартной практикой цветопередачи.
На изображении — одно и то же белое керамическое изделие. В первом случае цветопередача стандартна, во втором — белый цвет «смещен» левее, в сторону теплых оттенков.
«Это большой позор», — сетовал один из ученых, Карл Глазербрук (Karl Glazebrook), — «Но мы занимаемся наукой, а не политикой, поэтому признаем свои ошибки».
Коротко говоря, основная проблема в следующем: если вы наблюдаете весь свет Вселенной, то у вас не может быть еще одного источника света, освещающего Вселенную, не правда ли? В конце концов, физики исправили свою ошибку и получили результат, максимально приближенный к реальному.
Боимся разочаровать вас, но, судя по всему, Вселенная имеет скучный бледно-бежевый оттенок.
Сам Глазербрук был крайне разочарован тем, что «цвет мироздания» оказался столь скучным. По результатам импровизированного конкурса этот оттенок был назван «космическим латтэ», что звучит лучше таких вариантов как «Изначальная похлебка», «Univeige» и «Астрономический зеленый» — с отсылкой к балансу белого.
Можно называть его как угодно — интересно другое. Оказывается, если смешать невообразимые цвета всех звезд и планет во всех существующих галактиках, мы получим скучнейший оттенок, едва различимый на веб-странице.
Источник
Какого цвета Вселенная?
Вселенная купается в море света: от сине-белых мерцаний молодых звёзд, до глубокого красного свечения водородных облаков. Помимо цветов, видимых человеческими глазами, есть вспышки рентгеновских и гамма-лучей, мощные радиовспышки и слабое, постоянно присутствующее свечение космического микроволнового фона. Космос наполнен цветами, видимыми и невидимыми, древними и новыми. Но из всего этого был один цвет, который появился перед всеми остальными, – первый цвет Вселенной.
Вселенная появилась 13,8 миллиардов лет назад, после Большого Взрыва. В самый ранний момент она была более плотной и горячей, чем когда-либо ещё. Большой Взрыв часто визуализируется как яркая вспышка света, появляющаяся из моря тьмы, но это не точная картина. Большой Взрыв не произошёл в пустом пространстве. Большой Взрыв был расширяющимся пространством, наполненным энергией.
Сначала температура была настолько высокой, что света не было. Космос должен был остыть в течение доли секунды, прежде чем смогли бы появиться фотоны. Примерно через 10 секунд Вселенная вступила в фотонную эпоху. Протоны и нейтроны остыли в ядрах водорода и гелия, и пространство было заполнено плазмой ядер, электронов и фотонов. В то время температура Вселенной составляла около 1 миллиарда градусов Кельвина.
Но хотя свет был, цвета ещё не было. Цвет – это то, что мы можем видеть, или, по крайней мере, какие-то приборы могли бы видеть. В эпоху фотонов температура была настолько высокой, что свет не мог проникнуть в плотную плазму. Цвет не появится, пока ядра и электроны не охладятся достаточно, чтобы соединиться в атомы. Вселенной понадобилось 380 000 лет, чтобы так сильно остыть.
Иллюстрация, показывающая эволюцию Вселенной, начиная от Большого Взрыва слева, и до появления космического микроволнового фона. После образования первых звёзд заканчиваются космические тёмные века, за которыми следует образование галактик. Авторы и права: CfA / M. Weiss.
К тому времени наблюдаемая Вселенная стала прозрачным космическим облаком водорода и гелия, диаметром 84 миллиона световых лет. Все фотоны, образовавшиеся в Большом Взрыве, наконец-то смогли свободно перемещаться в пространстве и времени.
Это то, что мы сейчас видим, как космический микроволновый фон – свечение, оставшееся от времени, когда Вселенную, наконец, можно было увидеть. За миллиарды лет свечение остыло до такой степени, что оно теперь имеет температуру менее 3 градусов выше абсолютного нуля. Когда оно впервые появилось, Вселенная была намного теплее, около 3000 К. Ранняя Вселенная была наполнена ярким тёплым свечением.
У нас есть хорошее представление о том, что это был за цвет. Ранняя Вселенная имела почти равномерную температуру, а её свет имел распределение длин волн, характерное для чёрного тела. Многие объекты получают свой цвет, в зависимости от типа материала, из которого они сделаны. Но цвет чёрного тела зависит только от его температуры. Чёрное тело, при температуре около 3000 К, будет иметь ярко-оранжево-белое свечение, похожее на тёплый свет старой 60-ваттной лампочки.
На этом изображении, полученном с помощью Очень Большого Телескопа (ESO) показана эмиссионная туманность RCW 36. Авторы и права: ESO.
Люди не очень точно видят цвет. Цвет, который мы воспринимаем, зависит не только от фактического цвета света, но и от его яркости, а также от того, приспособлены ли наши глаза к темноте. Если бы мы могли вернуться к периоду этого первого света, мы бы, вероятно, увидели бы оранжевое свечение, похожее на огонь в камине.
В течение следующих нескольких сотен миллионов лет слабое оранжевое свечение исчезнет и покраснеет, поскольку Вселенная продолжит расширяться и охлаждаться. В конце концов, Вселенная станет чёрной.
Примерно через 400 миллионов лет после Большого Взрыва, начали формироваться первые блестящие сине-белые звёзды, и появился новый свет. По мере появления и развития звёзд и галактик, космос начал приобретать новый цвет.
В 2002 году Карл Глазебрук и Иван Балдри вычислили средний цвет от всего света, который мы видим сегодня от звёзд и галактик, чтобы определить текущий цвет Вселенной. Получился бледно-коричневый загар, похожий на цвет кофе со сливками. Они назвали цвет “космический латте”.
Шаровое звёздное скопление NGC 362. Авторы и права: Hubble.
Даже этот цвет будет виден только некоторое время. Поскольку большие голубые звёзды стареют и умирают, останется только глубокое красное свечение карликовых звёзд. Наконец, через триллионы лет даже их свет погаснет, и Вселенная станет чёрным морем. Все цвета со временем исчезнут, и время унесёт нас всех во тьму.
Но пока, цвета Вселенной всё ещё радуют нас. И если вы когда-нибудь будете сидеть у костра с кофе со сливками, когда смотрите на темноту ночи, знайте, что вы купаетесь в космических цветах. Прошлом, настоящем и будущем.
Источник